Экологически безопасные пластифицирующие добавки строительного назначения для использования в бетонных смесях (стр. 2 из 2)

Именно это и было подтверждено проведенными опытами (см. таблицу).

К продуктам с высоким содержанием фрагментов природных соединений относятся лигносульфонаты, включающиемногочисленные и разнообразные функциональные группы, входящие в состав природного полимера лигнина. Для придания молекулам ЛСТ лучшей сбалансированности, нужно ввести дополнительный компонент, увеличивающий число функциональных групп, например, путем прививки дополнительных нитро- и метилгидроксигрупп.

Создав структуру пластификаторов, необходимо разработать технологию их получения. Как отмечалось выше, мы предлагаем использовать для этого биотехнологию. Главным звеном здесь является подходящая микробная культура. Для достижения поставленной цели могут быть использованы практически любые таксономические группы микроорганизмов: бактерии, грибы, микроводоросли и др. Основными достоинствами микроорганизмов являются: высокая скорость роста, возможность накопления в больших количествах целевых метаболитов, несложность технологического оборудования, безвредность для природы в целом.

В качестве продуцентов биомассы применяли грибы Panus tigrinus и Penicillium chrysogenum (рис. 5).

Выбор Panus tigrinus обусловлен их высокой скоростью роста.

Вторая культура находит широкое применение в промышленном получении лекарственных средств. После извлечения целевого метаболита (пенициллина), остающаяся биомасса клеток не находит должного применения и, как правило, идет в отход. Причем, она содержит в основном липопротеиновыйкомплекс и поэтому является ценным сырьем для получения пластификаторов липопротеинового типа. Путем кислотного гидролиза удалось получить эффективный разжижитель бетонных смесей, свойства которого зависят от условий технологического процесса. В частности, вида применяемого реактива и его концентрации, температуры реакционной смеси, времени контактирования реагентов (рис. 6). Выяснилось, что более высокие пластифицирующие свойства показывают продукты кислотного гидролиза.

При полном расщеплении белков образуются аминокислоты. Они могут быть получены и путем микробного синтеза. К настоящему времени известны мутанты, способные накапливать свободные аминокислоты в больших количествах. Как выяснилось в ходе экспериментов, добавка в цементсодержащие смеси соединений этой категории ПАВ приводит к их разжижению (рис. 7).

Для получения пластификаторов гликолипидного типа применяли бактерии Leuconostoc mesenteroides. Одной из главных причин выбора этого вида бактерий явилась способность накапливать продукты метаболизма вне клеток. Как оказалось, для синтеза продуцентом целевого метаболита, способного пластифицировать цеменсодержащие смеси, необходимо вводить специфичный субстрат после определенного времени культивирования. Это обусловлено тем, что по истечении некоторого срока в микробной популяции присутствует достаточное количество зрелых клеток, содержащих углеводы.Введение в питательную среду дополнительного вещества, содержащего жироподобный компонент, изменяет условия культивирования, что в итоге приводит к встраиванию липидного фрагмента в структуру углеводов. Образующееся соединение характеризуется дифильным строением и рациональной структурой. В качестве специфичного субстрата можно применять жирные кислоты или вещества их содержащие, например, растительное масло. Синтезированные продукты, далее используемые в качестве добавки в бетонные смеси, повышают подвижность последних (см. таблицу).

Для получения высокоэффективного пластификатора на основе лигносульфонатов в их состав вводили акриловую (рис. 8) и метакриловую кислоты, подвергали нитрованию, оксиметилированию и использовали ряд других способов.

Наиболее эффективными оказались прививка акриловой кислоты и нитрование с последующим оксиметилированием. Достоинством предлагаемых методов является отсутствие побочных продуктов и исключение контакта реагентов с внешней средой. Таким образом, удалось повысить разжижающую способность исходных ЛСТ, с одновременным сдвигом допустимой дозировки вводимого пластификатора с 0, 25 до 0, 5% массы цемента.

В дополнение необходимо подчеркнуть присутствие перечисленных соединений в живых клетках, т. е., они относятся к возобновляемым веществам с неограниченным ресурсом во времени.

Итак, все сказанное служит доказательством того, что существует реальная возможность организации массового производства экологически безопасных и эффективных пластификаторов строительных бетонных смесей.